开源项目：排序算法的多种实现方式

以 排序算法 为例，展示如何在 Python 中进行不同实现方式的对比

项目概述

本项目旨在通过 Python 实现几种经典的排序算法，并通过性能对比、代码注释和优化手段，为开源社区提供参考。选择排序、冒泡排序、快速排序和归并排序作为主要算法，实现它们的不同版本，并在文档中详细分析每个算法的时间复杂度、空间复杂度及其应用场景。

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1. 项目结构

sorting_project/
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├── README.md
├── main.py
├── sorting_algorithms/
│   ├── __init__.py
│   ├── bubble_sort.py
│   ├── quick_sort.py
│   ├── merge_sort.py
│   └── selection_sort.py
└── tests/└── test_sorting.py

• main.py：运行排序算法的入口文件。

• sorting_algorithms/：包含各种排序算法的 Python 文件。

• tests/：用于测试排序算法正确性和性能的单元测试文件。

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2. 算法实现

2.1 冒泡排序（Bubble Sort）

冒泡排序通过重复交换相邻的元素，直到整个列表有序。时间复杂度为 O(n2)O(n^2)，空间复杂度为 O(1)O(1)。

# sorting_algorithms/bubble_sort.py
def bubble_sort(arr):n = len(arr)for i in range(n):swapped = Falsefor j in range(0, n-i-1):if arr[j] > arr[j+1]:arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]swapped = Trueif not swapped:breakreturn arr

2.2 选择排序（Selection Sort）

选择排序每次从未排序部分选择最小元素，并将其放到已排序部分的末尾。时间复杂度为 O(n2)O(n^2)，空间复杂度为 O(1)O(1)。

# sorting_algorithms/selection_sort.py
def selection_sort(arr):n = len(arr)for i in range(n):min_idx = ifor j in range(i+1, n):if arr[j] < arr[min_idx]:min_idx = jarr[i], arr[min_idx] = arr[min_idx], arr[i]return arr

2.3 快速排序（Quick Sort）

快速排序采用分治策略，通过选取一个枢轴元素，将数组分为两部分，然后递归排序。时间复杂度为 O(nlog⁡n)O(n \log n)（最优情况），但最坏情况为 O(n2)O(n^2)，空间复杂度为 O(log⁡n)O(\log n)。

# sorting_algorithms/quick_sort.py
def quick_sort(arr):if len(arr) <= 1:return arrpivot = arr[len(arr) // 2]left = [x for x in arr if x < pivot]